污泥及沉积物中重金属检测方法

1 污泥及沉积物中重金属检测方法 酸消化法 中华民国九十一年十一月二十八日环署检字第号公告 自中华民国九十二年二月二十八日起实施 NIEA R353 00C 一 方法概要 取代表性样品 1 2 g 湿重 或 1 g 干重 经反复地添加浓硝酸 及过氧化氢进行回流消化 若以电热式原子吸收光谱仪 GFAA 或以感应耦合电浆质谱仪 ICP MS 分析时 将加热消化后所减少的体积以水稀释至最终体积 100 mL 即可分析 若以火焰式原子吸收光谱仪 FLAA 或以感应耦合电浆原子发射 光谱仪 ICP 分析时 再加入盐酸继续回流 为增加某些金属的溶解度 可将消化液过滤 并用热盐酸及再用热水淋洗滤纸及残留物 之后再将 滤纸及残留物置入消化瓶以盐酸回流和再次过滤之 最后将消化液以水 稀释至最终体积 100 mL 二 适用范围 本方法适用于污泥及沉积物中重金属检测 对大部分的样品而言本 方法并不是全量消化 本方法为强酸消化 在环境中可供利用的元素大 多可被溶解 但键结在硅酸结构内的元素 在环境中不具移动性 通常 不易被本消化程序所溶解 若需全量消化则需使用微波消化法 本方法之两种不同消化步骤 分别适用于 FLAA 或 ICP 及 GFAA 或 ICP MS 分析 仪器所分别适用之酸消化步骤不可混用 部分元素建 议使用之分析仪器如下表 FLAA 或 ICPGFAA 或 ICP MS 铝 锑 钡 铍 钙 镉 铬 钴 铜 铁 铅 镁 锰 钼 镍 钾 银 钠 铊 钒 锌 砷 铍 镉 铬 钴 铁 铅 钼 硒 铊 欲分析上表所列之任何元素的样品 经由本方法处理后 只要其检 测值高于仪器之侦测极限 皆可用 ICP 或 GFAA 分析 若其他替代方法 有科学上验证及可符合 QC 标准 在提出适当证明结果后也可采用之 若为非上表所列之待测物或其他基质 经本方法操作验证后之浓度值可 符合要求的程度 亦可采用本方法分析之 三 干扰 2 样品之分析条件可能会随基质而异 所以必须进行样品添加分析及 选用适当参考标准品 以确认本方法之适用性 3 四 设备及材料 一 消化瓶 Digestion Vessels 250 mL 二 蒸气回收装置 如有棱纹之表玻璃 适当之回流装置或适当之溶剂 处理系统 三 干燥箱 能够维持在 30 4 四 温度测量装置 至少能精确量测至 125 如温度计 红外线传感 器 热电偶 五 滤纸 Whatman No 41 或同级品 六 离心机及离心试管 七 分析天平 能精称至 0 01g 者 八 热源 可调式并能维持在设定温度 电热板 块状消化器或微波等 九 漏斗 十 量筒或可测量体积之设备 十一 量瓶 100 mL 五 试剂 检测时使用的试剂除非另有说明 否则必须是分析试药级 若须使 用其他等级试药 在使用前必须要确认该试剂的纯度足够高 使检测结 果的准确度不致降低 一 试剂水 参照 事业废弃物检测方法总则 之规格 除非特别指定 否则本方法所指的水皆为试剂水 二 浓硝酸 HNO3 应分析其不纯物含量 且方法空白须小于方法侦测 极限 三 浓盐酸 HCl 应分析其不纯物含量 且方法空白须小于方法侦测 极限 四 过氧化氢 30 H2O2 应分析其不纯物含量 且方法空白须小 于方法侦测极限 六 采样及保存 一 样品采集保存均须依照 事业废弃物采样方法 及相关检测方法之 规定 二 所有盛装样品的容器必须使用没有污染的塑料或玻璃容器 三 潮湿的物质较难取得具有代表性的样品 若干燥过程不会影响样品 中欲分析物质的萃取 建议湿性样品须经干燥 粉碎 研磨以降低 样品间的差异性 4 七 步骤 一 混合样品使完全达到均匀 若有必要 使用 10 mesh 标准筛过筛 后 秤取适量之样品 使用本署公告之 废弃物含水分测定方法 间接测定法 测定样品中水分含量 以备干基表示浓度之计算 二 同时取上述均匀后样品 称取 1 2 g 湿样品 或 1 g 干样品 精称至 0 01 g 将样品放入消化瓶 对于含有大量液体的样品 只 要能消化完全则可用较多量之样品 依下述 三 或 及 四 操作 三 若样品消化后使用 GFAA 或 ICP MS 分析 加入 10 mL 1 1 硝酸于样品中混合均匀 盖上表玻璃或蒸气回收 装置 样品加热至 95 5 在不沸腾状况下回流 10 至 15 分钟 待冷却后再加入 5 mL 浓硝酸 盖上表玻璃 再回流 30 分钟 如 果有棕色烟雾产生 显示样品被硝酸氧化 重复此步骤 加入 5 mL 浓硝酸 直至无棕色烟雾出现 利用有棱纹之表玻璃或蒸气回 收装置 在不沸腾状况下使溶液蒸发至约 5 mL 或保持在 95 5 和样品不沸腾的状况下加热 2 小时 注意 另一替代方法 以直接能量加热装置 如微波 消化样品 加入 10 mL 1 1 硝酸混合均匀 加热样品至 95 5 在 95 5 及样品不沸腾状况下回流 5 分钟 样品冷却 5 分钟后 加入 5 mL 浓硝酸 样品加热至 95 5 再回流 5 分钟 如果有棕色烟雾产生 显示样品被硝酸氧化 重复 此步骤 加入 5 mL 浓硝酸 直至无棕色烟雾出现 使用蒸 气回收装置 加热样品至 95 5 并在 95 5 及样品不 沸腾状况下回流 10 分钟 1 将上述回流后之样品冷却后 加入 2 mL 水及 3 mL 30 过氧化 氢 盖上表玻璃或蒸气回收装置后 缓慢加热进行氧化反应 此 步骤需小心操作 勿使激烈之冒泡现象发生 以免样品漏失 加 热直到冒泡平息后 冷却消化瓶 2 继续加入 30 过氧化氢 每次 1 mL 加热直至冒泡减至最低 程度或样品的外观不再改变为止 注意 全部所加入 30 过氧化氢之总体积勿超过 10 mL 3 盖上有棱纹之表玻璃或蒸气回收装置后 继续加热内含酸 过氧化 氢之样品消化液 直到体积降至大约 5 mL 止或保持于 95 5 和样品不沸腾状况下加热 2 小时 注意 另一替代方法 为以直接能量加热装置 如微波 消化样 品 于 6 分钟内加热样品至 95 5 在 95 5 及样品 不沸腾状况下加热 10 分钟 5 4 待冷却后 用试剂水稀释定容至 100 mL 消化液中的粒状物须 以过滤 离心或样品静置沈降之方式除去 此样品可供 GFAA 或 ICP MS 分析用 1 过滤 使用 Whatman No 41 或同级品滤纸过滤 2 离心 于 2 000 3 000 rpm 转速下离心 10 分钟 使上层液 澄清 3 稀释之消化液约含 5 v v 硝酸 分析时量取适当体积 添 加所需试剂或基质修饰剂后即可分析 四 若样品消化后使用 FLAA 或 ICP 分析 再加入 10 mL 浓盐酸于 三 3 处理之消化液中 盖上表玻璃或 蒸气回收装置后 将样品加热至 95 5 在 95 5 及样品不沸 腾状况下加热回流 15 分钟 注意 另一替代方法 以直接能量加热装置 如微波 消化样品 加入 5 mL 盐酸和 10 mL 水于 三 3 之消化液中 加热 至 95 5 在 95 5 及样品不沸腾状况下加热回流 5 分 钟 待冷却后 使用 Whatman No 41 滤纸 或同级品 过滤消化液至 100 mL 的定量瓶中 稀释定容至 100 mL 样品可供 FLAA 或 ICP 分析用 五 若有需要可利用下述步骤增加样品之溶解度及锑 钡 铅 银等之 回收率 一般分析过程中此步骤并不一定需要 1 称取 1 2 g 湿样品 或 1 g 干样品 精称至 0 01 g 将样品 放入消化瓶 加入 2 5 mL 浓硝酸及 10 mL 浓盐酸 盖上表玻璃或 蒸气回收装置 于加热板上加热回流 15 分钟 2 使用 Whatman No 41 滤纸或同级品过滤 以 100 mL 定量瓶收集 滤液 以不超过 5 mL 热盐酸 约 95 冲洗滤纸 再用 20 mL 热水 约 95 冲洗滤纸合并收集至定量瓶 3 将滤纸及残留物移入另一消化瓶 加入 5 mL 浓盐酸 加热至 95 5 并保持加热至滤纸溶解 以少量水淋洗消化瓶周围及表 玻璃 再过滤之 将滤液合并至上步骤定量瓶中 待冷却后稀释 定容至 100 mL 注意 某些高浓度的金属会因冷却温度下降造成沉淀的产生 若 有沉淀产生时 不能径行体积之定容 须以下述步骤处理 4 当定量瓶底部产生沉淀时 再加入 10 mL 的浓盐酸以溶解沉淀物 俟沉淀物溶解后 再定容至 100 mL 六 消化液分析 6 1 使用 FLAA 及 GFAA 分析 参见本署公告之 火焰式原子吸收光 谱法 及 原子吸收光谱法 2 ICP 分析 参见本署公告之 感应耦合电浆原子发射光谱法总则 7 八 结果处理 一般分析所得之浓度是以样品干重为基准 其中 A 由检量线算得之处理后样品中金属浓度 mg L V 处理后样品之最终体积 mL S 样品重 g W 废弃物样品中水分含量 九 质量管理 一般质量管理请参见本署公告之 事业废弃物检测方法总则 的规定 一 每批或每 10 个样品至少需测一空白溶液 一个独立制备之查核标准 溶液 一个添加及重复样品或添加重复分析 以检查是否受干扰或 有记忆效应存在 二 使用 FLAA 及 ICP AES 分析银 钡 及锑时可能超过其检量线上限 某些样品经合理评估或分析后发现其值可能超过检量在线限时 须 取用较小量的样品做分析 十 精密度及准确度 表一至表三为实验室分析样品与 NIST 标准参考品的结果 每一标准 品分别在大气压下微波消化及热板消化分析之 十一 参考数据 一 U S EPA Test Methods for Evaluating Solid Wastes Physical Chemical Methods SW 846 3rd Ed Acid Digestion of Sediments Sludges and Soils Method 3050B 1996 二 行政院环境保护署 事业废弃物采样方法 NIEA R118 01B 2002 三 行政院环境保护署 火焰式原子吸收光谱法 NIEA M111 00C 2001 四 行政院环境保护署 原子吸收光谱法 NIEA M101 01T 2002 五 行政院环境保护署 重金属检测方法总则 NIEA M103 01C 2002 六 行政院环境保护署 感应耦合电浆原子发射光谱法总则 NIEA M104 00T 1993 注 1 本方法消化过程应在排气柜中操作处理 注 2 本检测方法产生之废液 依一般重金属废液处理原则处理 注 3 本方法引用之行政院环境保护署公告方法之内容及编码 以最新公告 100 100 W S VA kgmg度污泥或沉積物中金屬濃 8 者为准 9 表一 使用本方法分析 NIST 标准参考物质 2704 河川沉积物之结果 单位 g g 元素 大气压下微波消化 功率控制 大气压下微波消化 温度控制 电子球 大气压下微波消化 温度控制 IR 感应 热板消化 NIST 全量消化 确认值 g g 5 Cu101 789 198 1 4100 298 6 5 0 Pb160 2145 6145 14146 1161 17 Zn427 2411 3405 14427 5438 12 CdNA3 5 0 663 7 0 9NA3 45 0 22 Cr82 379 285 489 1135 5 Ni42 136 138 444 244 1 3 0 NA Not Available 表二 使用本方法分析 NIST 标准参考物质 2710 土壤之结果 单位 g g 元素 大气压下微波消化 功率控制 大气压下微波消化 温度控制 电子球 大气压下微波消化 温度控制 IR 感应 热板消化 NIST 可溶出浓度 NIST 全量消化 确认值 g g 5 Cu2640 602790 412480 332910 5927002950 130 Pb5640 1175430 725170 345720 28051005532 80 Zn6410 745810 346130 276230 11559006952 91 CdNA20 3 1 420 2 0 4NA2021 8 0 2 Cr20 1 619 218 2 423 0 51939 Ni7 8 0 2910 19 1 1 17 0 4410 114 3 1 0 NA Not Available 非确定值 仅供参考 10 表三 使用本方法分析 NIST 标准参考物质 2711 土壤之结果 单位 g g 元素 大气压下微波消化 功率控制 大气压下微波消化 温度控制 电子球 大气压下微波消化 温度控制 IR 感应 热板消化 NIST 可溶出浓度 NIST 全量消化 确认值 g g 5 Cu104 4 698 598 3 8111 6 4100114 2 Pb1240 681130 201120 291240 3811001162 31 Zn330 17312 2307 12340 13310350 4 4 8 CdNA39 6 3 940 9 1 9NA4041 7 0 25 Cr22 0 3521 115 1 123 0 92047 Ni15 0 217 215 1 616 0 41620 6 1 1 NA Not Available